Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

फाइबर प्रबलित बहुलक कील लंगर के लिए गुणवत्ता नियंत्रण बढ़ाने के लिए स्थापना विधि

Published: April 10, 2018 doi: 10.3791/56886

Summary

यह पांडुलिपि बाह्य बंधुआ फाइबर प्रबलित पॉलिमर के विस्थापन में देरी करने के लिए डिजाइन स्पाइक एंकर के लिए स्थापना की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए एक विधि प्रस्तुत करता है । प्रोटोकॉल ड्रिल छेद और संमिलन की प्रक्रिया की तैयारी भी शामिल है । एंकरों की कार्यकुशलता पर सबसे प्रभावशाली मापदंडों पर चर्चा की जाती है ।

Abstract

फाइबर प्रबलित बहुलक (एफआरपी) लंगर एक होनहार तरीका है बाह्य बंधुआ FRPs के प्रदर्शन को बढ़ाने के मौजूदा संरचनाओं के लिए आवेदन किया, के रूप में वे देरी या भी बंधन विफलता को रोकने के कर सकते हैं । हालांकि, डिजाइनरों द्वारा झेली जा रही एक प्रमुख चिंता तनाव एकाग्रता के कारण एंकरों की असमय विफलता है । गरीब स्थापना की गुणवत्ता और मंजूरी छेद की तैयारी तनाव एकाग्रता है कि इस समय से पहले विफलता भड़काने में परिणाम कर सकते हैं । एक अधिष्ठापन विधि के साथ यह कागज सौदों कि तनाव एकाग्रता के प्रभाव को कम करने के लिए और ड्रिल होल की तैयारी का एक उचित गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करना है । विधि तीन भागों शामिल हैं: ड्रिलिंग और छेद की सफाई, एक स्वनिर्धारित ड्रिल बिट के साथ छेद किनारों की चिकनी, और लंगर ही की स्थापना, एंकर dowel और उसके सम्मिलन की गर्भवती भी शामिल है । लंगर प्रशंसक (spikes के मुक्त लंबाई) तो बाहरी एफआरपी सुदृढीकरण के लिए बंधुआ हैं । अंत anchorage के लिए, और कई plies के साथ सुदृढीकरण के मामले में, यह अनुशंसित है कि लंगर प्रशंसक दो plies के बीच डाला जा तनाव-हस्तांतरण तंत्र की सहायता के लिए ।

प्रस्तावित प्रक्रिया स्पाइक एंकर के लिए एक डिजाइन दृष्टिकोण के साथ पूरित है, एक व्यापक डेटाबेस पर आधारित है । यह प्रस्तावित है कि डिजाइन कदम के एक नंबर का पालन करें, अर्थात्: लंगर व्यास और संबंधक के बाद तंयता ताकत का चयन (है कि कहते हैं, बाहर मुक्त अंत हवा से पहले लंगर), तन्यता ताकत में कमी के मूल्यांकन के कारण झुकने, पर्याप्त एंबेडिंग के प्रावधान फिसलन विफलता को रोकने के लिए, और संख्या और एक दिया सुदृढीकरण के लिए लंगर की रिक्ति के विचार । इस अर्थ में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आगे अनुसंधान के क्रम में एफआरपी सुदृढीकरण के समग्र बांड ताकत को स्पाइक लंगर के योगदान के लिए एक सामांय अभिव्यक्ति प्राप्त करने की जरूरत है ।

Introduction

एफआरपी लंगर एक होनहार तरीका बाह्य बंधुआ FRPs के प्रदर्शन को बढ़ाने के मौजूदा संरचनाओं के लिए लागू की पेशकश, यह देखते हुए कि वे देरी या यहां तक कि1विफलता,2बंधन को रोकने कर सकते हैं । हालांकि, डिजाइनरों के लिए एक प्रमुख चिंता झुकने क्षेत्र में तनाव एकाग्रता के कारण कतरनी में लंगर की समय से पहले विफलता पर जोर देता है । स्थापना की गुणवत्ता और मंजूरी छेद की तैयारी इस तनाव एकाग्रता है कि इस तरह के समय से पहले विफलता भड़काती सीमा महत्वपूर्ण हैं ।

एक अधिष्ठापन विधि के साथ यह कागज सौदों कि तनाव एकाग्रता के प्रभाव को कम करने के लिए और ड्रिल होल की तैयारी और लंगर की स्थापना के एक उचित गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करना है । विधि चार भागों में शामिल है: ड्रिलिंग और छेद सफाई, एक स्वनिर्धारित ड्रिल बिट के साथ छेद किनारों चिकनी झुकने क्षेत्र के भीतर तनाव वितरण में अनियमितताओं से बचने के लिए, लंगर ही की स्थापना, की गर्भवती सहित लंगर dowel और उसके सम्मिलन, और सुदृढीकरण करने के लिए लंगर के आसंजन ।

से पहले प्रकाशित अनुसंधान3,4,5,6,7, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि एक झुकने क्षेत्र के साथ कील लंगर (जो कहना है, मुक्त अंत और के बीच एक निश्चित कोण के साथ एंबेडेड क्षेत्र), तनाव एकाग्रता है कि समय से पहले विफलता भड़काने की संभावना है पीड़ित हैं । यह हमेशा मूल सदस्यों की ज्यामिति के कारण नहीं बचा जा सकता है । कई मामलों में, 90 ° dowel कोण मोटे तौर पर कार्यरत हैं, हालांकि यह आमतौर पर सहमति व्यक्त की है कि 135 ° dowel कोण तनाव एकाग्रता में कमी और कील लंगर के बेहतर प्रदर्शन के लिए नेतृत्व की अनुमति । 90 ° dowel कोणों के उपयोग के लिए मुख्य कारण हैं कि वे किसी भी दिशा में अमल और नियंत्रण करने के लिए सरल कर रहे हैं और वे आंतरिक सुदृढीकरण को पूरा करने के लिए संभावना को कम.

चित्रा 1 सबसे आम dowel कोण के साथ एक ठेठ कील लंगर से पता चलता है । स्पाइक लंगर 90 ° dowel कोण के साथ स्थापित कर सकते हैं, फिर भी, तनाव एकाग्रता का उचित नियंत्रण अगर एक अपेक्षाकृत अच्छा प्रदर्शन प्रदर्शन प्रदान की जाती है । तनाव एकाग्रता सीमित आम तौर पर एक बड़े आंतरिक झुकने त्रिज्या के साथ लंगर डिजाइनिंग शामिल है, के रूप में भीतरी झुकने त्रिज्या8,9गुत्थी में एक प्रमुख भूमिका निभा पाया गया है । इस मायने में लेखकों जैसे ऑर्टन एट अल. 3 सुझाव है कि चार बार लंगर व्यास का एक झुका त्रिज्या इस्तेमाल किया जाना चाहिए । अव्यावहारिक झुकने radii में यह सिफारिश परिणाम, यहां तक कि छोटे लंगर व्यास के लिए, झुकने त्रिज्या बढ़ाने के रूप में एक दिया छेद गहराई के लिए वास्तविक एंबेडिंग की लंबाई कम शामिल है ।

लेखकों का मानना है कि बड़े झुकने त्रिज्या की सिफारिश वास्तविक भीतरी झुकने त्रिज्या को नियंत्रित करने की कठिनाई से संबंधित है, देखने के एक ज्यामितीय बिंदु से, जब चिकनी हाथ से किया जाता है । एक स्वनिर्धारित ड्रिल बिट के फलस्वरूप बनाया गया है कि स्थापना के एक आसान गुणवत्ता नियंत्रण की अनुमति देता है और यह सुनिश्चित करता है कि झुकने त्रिज्या डिजाइन में माना जाता है ।

कागज में दो भिन्न प्रक्रियाओं को माना जाता है । पहले एक connectors के लिए अधिष्ठापन प्रक्रिया से संबंधित है (लंगर, विशेष रूप से बाहर मुक्त अंत हवा से पहले), जबकि दूसरे में कील लंगर और सत्यापन की जरूरत के साथ डिजाइन के लिए प्रस्तावित विधि शामिल है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. लंगर अधिष्ठापन विधि

नोट: इस विधि छेद ड्रिलिंग, सफाई, और छेद किनारे की चिकनी, साथ ही गर्भवती और लंगर की प्रविष्टि भी शामिल है ।

  1. आवश्यक एंबेडिंग लंबाई के लिए छेद ड्रिल और निर्दिष्ट व्यास के साथ ।
    1. एक उपयुक्त ड्रिलिंग उपकरण का प्रयोग करें (जो कहना है, बिजली हथौड़ा या डायमंड कोर है) । ठोस संरचनाओं के लिए, ड्रिलिंग उपकरण के चयन के लिए मानदंड चिपकने वाला लंगर में के रूप में ही हैं, और पहले प्रकाशित काम में पाया जा सकता है10,11। एक विद्युत हथौड़ा के लिए, 800 rpm की अधिकतम गति के साथ ड्रिल ।
      1. एक छेद मंजूरी प्रदान (यानी, ड्रिल के व्यास और कनेक्टर के बीच अंतर) से कम नहीं 4 मिमी । इसके अलावा, यह सिफारिश की है कि यह अंतर 8-10 मिमी हो । यह छेद की चिकनी आसान बनाता है और ड्रिल के अंदर लंगर के झुकने की अनुमति देता है ।
        नोट: यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वाणिज्यिक फाइबर रस्सियों नाममात्र व्यास है (जब गर्भवती) 10 से 12 मिमी से लेकर । फिल्मी प्रोटोकॉल में प्रदर्शित लंगर 12 एमएम के नाममात्र व्यास वाले फाइबर रस्सियों से बनाए गए थे ।
  2. एंबेडिंग लंबाई नियंत्रण और छेद चिकनी । लंबाई नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण है, के रूप में लंगर प्रदर्शन बहुत लंबाई के प्रति संवेदनशील है । एम्बेड लंबाई से लेकर 75 में 150 मिमी सिफारिश कर रहे हैं.
    1. लंबाई नियंत्रण करने के लिए, ड्रिलिंग छेद में एक कठोर बार डालें, और पट्टी और लंबाई है कि छेद से बाहर रहता है जब एक मापने टेप के साथ डाला की कुल लंबाई की तुलना करें ।
    2. एक झटका बाहर हाथ पंप का प्रयोग करें, एक बार ड्रिलिंग पूरा हो गया है, एक पहले धूल हटाने के प्रदर्शन के लिए । पंप के निर्माता के निर्देशों का पालन करें । पहली धूल हटाने के लिए एक से कम दो बार बाहर उड़ा ।
    3. एक रोटरी, गैर टकराता उपकरण के साथ छेद चिकना । अनुकूलित ड्रिल बिट के विवरण के लिए चित्र 2 देखें । ऐसी है कि प्रस्तावित के रूप में एक ड्रिल बिट आसानी से सबसे बिजली हथौड़ों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है । काम करते समय पानी के साथ सब्सट्रेट लगातार प्रशीतित । चिकनी पूरा जब कोई तेज किनारों दिखाई देते हैं, और ड्रिल बिट के ऊपरी भाग ठोस सतह को छूता है ।
  3. उड़ाने और चक्र ब्रश का एक संयोजन के साथ छेद साफ है, क्योंकि यह उच्चतम बांड की शक्ति को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है । सफाई की प्रक्रिया एफआरपी spikes के लिए और चिपकने वाला लंगर के लिए समान है । यह अनुशंसा की जाती है कि कम से कम दो सफाई चक्र किया जाएगा । कृपया सफाई प्रक्रिया पर अतिरिक्त अनुशंसाओं के लिए मौजूदा दिशानिर्देशों10 को देखें, और यदि अंय सफ़ाई उपकरण उपयोग किए जाएं, तो हमेशा निर्माता की अनुशंसाओं का पालन करें ।
    1. हमेशा पहले और ब्रश करने के बाद झटका । नतीजतन, मैकेनिकल ब्रशिंग के प्रत्येक चक्र में दो उड़ाने और एक ब्रश शामिल है ।
    2. छेद के उद्घाटन की ओर अंदर से झटका आदेश में ड्रिल्ड छेद के अंदर ढीला कणों को दूर करने के लिए । उड़ाने के दो तरीके हैं । यदि लंगर शुष्क कंक्रीट पर स्थापित है, उड़ाने एक झटका बाहर हाथ पंप के साथ किया जा सकता है । यदि यह गीला कंक्रीट पर स्थापित है, उड़ाने दबाव हवा (10 बार की अधिकतम दबाव) के साथ किया जाना चाहिए ।
      नोट: प्रोटोकॉल शुष्क का समर्थन करता है के लिए विकसित किया गया है, हालांकि यह गीला शर्तों के अनुकूल हो सकता है । यह ध्यान देने योग्य है कि चिकनी तकनीक सब्सट्रेट मॉइस्चराइजिंग शामिल है लायक है । इसलिए, आर्द्रता के परिणामस्वरूप ग्रेड पर्यावरण की स्थिति पर निर्भर करेगा और छेद के स्मूथिंग और कनेक्टर की सम्मिलन के बीच बीता हुआ समय. शुष्क समर्थन की हालत 5% है, जो आम तौर पर कई दिनों के सामांय सुखाने की स्थिति से मेल खाती है नीचे के सापेक्ष आर्द्रता के लिए परिभाषित किया गया है । मौजूदा कंक्रीट संरचनाओं के मामले में, होल एज के स्मूथिंग और एंकर के सम्मिलन के बीच 24 ज के गुजरने पर छिद्रों को शुष्क माना जा सकता है । एक आर्द्र स्थिति के निकट 100% सापेक्ष आर्द्रता, जो आम तौर पर समुद्री संरचनाओं से मेल खाती है के लिए संदर्भित करता है ।
    3. एक तार ब्रश का उपयोग करने के लिए रेडियल छेद ब्रश । ब्रश का व्यास बराबर या 20 मिमी ड्रिल के व्यास से अधिक से अधिक होना चाहिए । ब्रश के व्यास का चयन करने के लिए छेद के रूप में संभव के रूप में बंद हो, छेद अनुभाग के चारों ओर बराबर घर्षण की अनुमति है ।
    4. सफाई के तुरंत बाद लंगर स्थापित करें । यदि यह संभव नहीं है (यदि एंकर 1 h के भीतर सफाई से नहीं डाला जाता है), लंगर डालने से पहले एक अतिरिक्त सफाई चक्र प्रदर्शन करते हैं । यह पिछले सफाई चक्र क्षैतिज लंगर और सब्सट्रेट के शीर्ष सतह पर किए गए छेद के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है ।
  4. तैयार है और लंगर स्थापित करें । यह तीन अलग प्रक्रिया शामिल है ।
    1. फाइबर बंडल या रस्सी के लिए आवश्यक लंबाई में कटौती । लंगर की लंबाई एंबेडिंग लंबाई (या dowel लंबाई) से अधिक लंगर प्रशंसक की लंबाई के बराबर होना चाहिए ।
    2. एक नरम ब्रश के साथ कम चिपचिपापन epoxy प्राइमर के साथ लंगर dowel व्याप्त । हमेशा राल के बर्तन जीवन का संमान, निर्माता के अनुसार । लंगर प्रति राल की लगभग 150 ग्राम की जरूरत है । गर्भवती आंशिक रूप से राल के प्रवेश को अधिकतम करने के लिए फाइबर बंडल बाहर हवा की आवश्यकता है ।
      1. हमेशा कनेक्टर के अंत की ओर व्याप्त फाइबर झुकने से बचने के लिए. झुकने क्षेत्र पकड़ो बंडल से कुछ तंतुओं के फिसलन को रोकने के लिए और इस कदम पर बाहर अनुषांगिक जा रहा से मुक्त अंत को रोकने के लिए ।
    3. गर्भवती अंत एक केबल टाई के साथ तुरंत गर्भवती के बाद जकड़ना । फिर, लंगर dowel डालें । एक तार है कि केबल टाई धक्का के साथ सम्मिलन की सहायता, यह गारंटी देने के लिए कि फाइबर वास्तव में आवश्यक एम्बेड लंबाई तक पहुँचने.
  5. कनेक्ट लंगर के लिए सुदृढीकरण कनेक्टर के लिए एक उचित स्थानांतरण प्रणाली सुनिश्चित करने के लिए । इस प्रोटोकॉल को विकसित किया गया है और आगे के अंत anchorage के लिए समझाया गया है एकाधिक-plied विदेश बंधुआ एफआरपी सुदृढीकरण । प्रक्रिया के किसी ग्राफ़िक स्पष्टीकरण के लिए आरेख 3 देखें ।
    1. लंगर की प्रविष्टि से पहले सुदृढीकरण के पहले प्लाई लागू करें (लेकिन हमेशा तैयारी और छेद की सफाई के बाद), के रूप में चित्रा 3में दिखाया गया है । वैकल्पिक रूप से, एक पहले लंगर प्रशंसक पर का पालन लोगों से कम प्लाई का उपयोग करें, सुदृढीकरण के पहले प्लाई लागू करने से पहले लंगर की प्रविष्टि की अनुमति है ।
    2. अंत anchorage जब अंत थाली बंधन (या फाड़ना) होने की उंमीद है प्रदान करते हैं । बाहरी सुदृढीकरण के गीला आवेदन के लिए, हमेशा वर्तमान मानकों या दिशा निर्देशों के अनुसार सब्सट्रेट की सतह तैयार12,13.
      नोट: एंकर प्रशंसकों को पूरी तरह से सुदृढीकरण के लिए बंधुआ होना चाहिए, क्योंकि यह बांड तनाव-अंतरण तंत्र को संचित करेगा । एफआरपी सुदृढीकरण के मामले में कई परतों से बना है और अंत anchorage के साथ, दो plies के बीच लंगर प्रशंसक स्थापना की सिफारिश की है । यह लंगर के साथ फाड़ना भेदी के लिए की जरूरत समाप्त, और सुदृढीकरण हानिकारक से बचें । तिथि करने के लिए, कोई ंयूनतम प्रशंसक लंबाई साहित्य में निर्धारित किया गया है । लेखकों की सिफारिश की है कि कोई कम से अधिक प्रशंसक लंबाई 50 mm इस्तेमाल किया जा ।
    3. दोनों बाहरी एफआरपी सुदृढीकरण और लंगर प्रशंसक के लिए epoxy राल लागू करें । राल या तो एक रोलर या एक ब्रश के साथ लागू किया जा सकता है । बाहरी सुदृढीकरण करने के लिए सब्सट्रेट और लंगर प्रशंसक को बाहरी एफआरपी सुदृढीकरण बांड के लिए एक ही राल का प्रयोग करें । हमेशा राल के बर्तन जीवन पर विचार, निर्माता के अनुसार ।
      1. एक बुलबुला रोलर कि प्रत्येक परत की गर्भवती (लंगर प्रशंसक सहित) के बाद हवा राहत की अनुमति देता है का उपयोग करके सुदृढीकरण के plies के बीच हवा शूंय के उद्भव को रोकें ।
        नोट: प्रोटोकॉल के विकास के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस पर 90 मिनट की एक पॉट जीवन के साथ एक राल कार्यरत था ।

2. कील एंकर के साथ डिजाइन

नोट: डिजाइन विधि यहां प्रशंसक लंगर के लिए समझाया गया है, लेकिन इसी तरह की प्रक्रियाओं अलग anchorage उपकरणों के लिए पीछा किया जा सकता है । इस विधि लंगर क्षमता, बंधन शक्ति के मूल्यांकन के होते हैं, और प्रबलित सदस्य की समग्र शक्ति के लिए लंगर का योगदान ।

  1. लंगर की क्षमता का मूल्यांकन करें । यह मुख्य रूप से है कि लंगर तन्यता या कतरनी बलों के अधीन है पर निर्भर करता है । सबसे आम मामलों में dowel कोण से कम 180 डिग्री (कतरनी अनुप्रयोगों) के साथ, dowel कोण मोड़ क्षेत्र में तनाव एकाग्रता के कारण संबंधक की प्रभावकारिता की सीमा होगी । ऊपर प्रस्तुत स्थापना विधि का पालन करके मोड़ शक्ति नियंत्रण ।
    1. अपनी तंयता ताकत के एक अंश के रूप में लंगर क्षमता व्यक्त करते हैं । लंगर के लिए डिजाइन क्षमता निंन में से ंयूनतम हो जाएगा: कंक्रीट शंकु शक्ति, बंधन ताकत (किसी भी पोस्ट में के रूप में की गणना ठोस10में लंगर स्थापित), मोड़ शक्ति, और तन्यता ताकत, एक सुरक्षा कारक के साथ । यह लंगर () की एक डिजाइन क्षमता में परिणाम है । In Villanueva Llauradó एट अल. 14, स्पाइक एंकर के सभी अपेक्षित विफलता मोड के लिए अभिव्यक्ति पर चर्चा कर रहे हैं ।
    2. ऐसी किम और स्मिथ15 में एक के रूप में एक अभिव्यक्ति के साथ ठोस शंकु ताकत का अनुमान है ताकि कंक्रीट शंकु विफलता को रोकने के लिए । कंक्रीट शंकु ताकत अत्यंत उथले लंगर के लिए ही महत्वपूर्ण है, और, सामांय में, यह एंबेडेशन 75 मिमी से अधिक लंबाई के साथ लंगर के लिए अवहेलना की जा सकती है ।
    3. एंकर dowel की बॉन्ड स्ट्रेंथ की गणना करें । यह पोस्ट-स्थापित एंकर्स कोड और डिज़ाइन दिशानिर्देशों से सामान्य व्यंजक के साथ किया जा सकता है । उन भाव के अनुसार, बांड की शक्ति निंनलिखित पर निर्भर करता है: कंक्रीट की तन्यता ताकत, ड्रिल्ड होल का व्यास, और एम्बेडेशन लम्बाई15,16. ठोस करने के लिए-राल 8 से 15 MPa जब epoxy राल प्रयोग किया जाता है लेकर अंतरफलक में औसत कतरनी ताकत के लिए एक मूल्य को अपनाने ।
    4. झुकने के कारण शक्ति की कमी का अनुमान लगाना. यह मुख्य रूप से आंतरिक झुकने त्रिज्या पर निर्भर करता है, JSCE द्वारा प्रदान की अभिव्यक्ति के अनुसार8, जो व्यापक रूप से आतंरिक एफआरपी सलाखों के लिए अपनाया गया है । हालांकि, अलग लंगर पर पूरक परीक्षण के क्रम में एक दिया ज्यामितीय विंयास में वास्तविक रूप में connectors के रूप में निर्मित ताकत का मूल्यांकन करने के लिए सिफारिश की है । इस परीक्षण कतरनी परीक्षण के साथ और लंगर इस पत्र में प्रस्तावित प्रक्रिया के बाद स्थापित किया जाना चाहिए ।
    5. कनेक्टर्स के पार अनुभाग में फाइबर के अंश और फाइबर की तंयता ताकत के साथ लंगर की तंयता ताकत की गणना । फाइबर रस्सियों के लिए, निर्माताओं आम तौर पर गर्भवती कनेक्टर की तन्यता ताकत निर्दिष्ट करें, जो एक पर्याप्त कमी कारक के साथ डिजाइन के लिए अपनाया जा सकता है (से 1.25 करने के लिए 1.5). हाथ से बने लंगर के फाइबर बंडलों के लिए, फ्लैट कूपन परीक्षण एएसटीएम मानकों के रूप में आयोजित किया जाना चाहिए17.
  2. इस तरह के संदर्भ18,19में प्रदान की उन के रूप में अंतरराष्ट्रीय कोड या विश्लेषणात्मक मॉडल से किसी भी अभिव्यक्ति के साथ लंगर सुदृढीकरण के बंधन ताकत की गणना । वैकल्पिक रूप से, बंधुआ, लंगर नमूनों पर एकल या डबल कतरनी परीक्षण आयोजित किया जा सकता है । बांड शक्ति का डिजाइन मूल्य (पीdb, d) आगे की गणना में इस्तेमाल किया जाना चाहिए.
  3. एक लंगर के साथ सुदृढीकरण के लिए, सुदृढीकरण प्लस लंगर क्षमता के बंधन ताकत के परिणाम के रूप में समग्र शक्ति का अनुमान है । इस परिकल्पना को स्वीकार किया जा सकता है, मौजूदा आंकड़ों के अनुसार, जब लंगर प्रशंसक पूरी तरह से एफआरपी, जो निष्कर्षों के साथ सुसंगत है की चौड़ाई शामिल है बंधुआ और बंधुआ लंगर नमूने20के प्रदर्शन की तुलना लेखकों, 21. निंनलिखित समीकरण के साथ एक कील लंगर के साथ लंगर एफआरपी के लिए डिजाइन शक्ति की गणना:
       pd = pdb, d + panc, d (1)
  4. कई एंकरों के लिए, लंगर की व्यवस्था (plies और पंक्तियों की संख्या, एंकर रिक्ति) के एक समारोह के रूप में लंगर दक्षता और योगदान का निर्धारण । कृपया वांछित व्यवस्था का परीक्षण करने के लिए कई एंकर के कारण दक्षता की कमी का आकलन करने के लिए, और लंगर संयुक्त (पीडी) के डिजाइन की शक्ति व्यक्त निंनानुसार:
      pd = pdb, d + y 'nPanc, d (2)
    इस परियोजना के प्रत्येक विशिष्ट व्यवस्था के साथ परीक्षण से गुणांक y ' प्राप्त करें, स्पाइक एंकर की संख्या को देखते हुए, संदर्भ में20,23। परीक्षण के लिए एक विकल्प के रूप में, दक्षता y ' पर विचार के रूप में उन ही प्रकाशनों20,23में ऐसे परीक्षणों से रिपोर्ट दृष्टिकोण में सुझाव दिया ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

परीक्षण पृथक connectors पर आयोजित करने के लिए चिकनी विधि की प्रभावशीलता का मूल्यांकन किया गया । इसके अलावा, गर्भवती और connectors के सम्मिलन के दो तरीकों की तुलना में किया गया. गीला विधि संमिलित करने से पहले तुरंत लंगर गर्भवती शामिल, के रूप में प्रस्तुत प्रोटोकॉल में । कठोर (या पूर्व गर्भवती) विधि पहले में लंगर के एंबेडेड क्षेत्र की व्याप्ति के शामिल, प्रविष्टि से कम 24 ज ।

प्रस्तावित विधि, 27 MPa के एक औसत वृद्धि के बाद आयोजित परीक्षणों में गैर के साथ तुलना में एक ही एंबेडिंग लंबाई और छेद व्यास के नमूनों को आसानी से प्राप्त किया गया था । नोट के मानक विचलन के संदर्भ में अंतर है, जो विधि के बाद चिकनी नमूनों के लिए केवल 10.9 MPa था, जबकि एक समान विन्यास और गैर-चिकना नमूनों के लिए यह ८८.२ MPa था. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि परीक्षण कार्बन फाइबर रस्सियों की तन्यता ताकत किसी भी परीक्षण में प्राप्त नहीं किया गया था, के रूप में सभी एंकरों समय से पहले विफलता कतरनी में होने के कारण प्रदर्शन किया ।

दो गर्भवती और स्थापना के तरीकों के बीच अंतर अंतिम भार के मामले में महत्वपूर्ण नहीं था, लेकिन यह तितर बितर के मामले में महत्वपूर्ण था । यह गुणवत्ता नियंत्रण के सापेक्ष आसानी से संबंधित किया गया है, जो स्पाइक एंकर के लिए महत्वपूर्ण है । यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एफआरपी लंगर की हैंडलिंग निपुण श्रमिकों की आवश्यकता है । फिर भी, यह देखते हुए कि गर्भवतीता की गुणवत्ता के लिए कठोर विधि में नियंत्रण मुश्किल है, इस विधि की सिफारिश नहीं है । पूर्व गर्भवती connectors उच्च मानक विचलन था जब एम्बेड लंबाई अनुयाई विफलता को रोकने के लिए पर्याप्त था (100 और 125 मिमी एम्बेडेशन लंबाई, एचemb). चिकना छेद के साथ गीले और कठोर लंगर से प्राप्त परिणाम चित्रा 4में प्रदर्शित कर रहे हैं ।

प्रस्तुत समीकरणों की गणना के अनुसार लोड-असर क्षमता पुल-आउट और कतरनी में उपलब्ध डेटा फिट बैठता है । इस डिजाइन मॉडलिंग और परीक्षा परिणामों के बारे में और अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए, कृपया लेखक7,14द्वारा पिछले काम करता है देखें ।

एक बार लोड अलग स्पाइक लंगर की क्षमता असर को संबोधित किया गया है, यह बाह्य बंधुआ सुदृढीकरण के समग्र शक्ति के लिए योगदान का मूल्यांकन महत्वपूर्ण है । स्पाइक एंकर (यानी, कंक्रीट नमूनों पर सिंगल या डबल कतरनी परीक्षण) के साथ सरल स्थितियों में एंकर्ड एफआरपी जोड़ों के लिए मौजूदा डेटा काफी सीमित हैं । एफआरपी एंकर्स के साथ डिजाइन के लिए प्रस्तावित कदम अलग लेखकों द्वारा परीक्षण सहित मौजूदा डेटाबेस के लिए स्वीकार्य अच्छी तरह से फिट पाया गया है5,19,20,21,22 .

Figure 1
चित्र 1 : विंयास और एफआरपी कील लंगर के dowel कोण । dowel कोण, एक साथ के साथ एम्बेड लंबाई, स्पाइक एंकर में तनाव एकाग्रता में एक प्रमुख भूमिका निभाता है. प्रशंसक कोण बाहरी सुदृढीकरण की चौड़ाई के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए । () ठेठ एफआरपी कील लंगर । () डिजाइन के लिए चर (प्रशंसक कोण, dowel कोण, एंबेड लंबाई, और प्रशंसक लंबाई) संक्षेप हैं । पैरामीटर डी0 और डी क्रमशः लंगर और छेद व्यास के नाममात्र व्यास हैं । यह आंकड़ा Villanueva Llauradó एट अल. 201714से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए । 

Figure 2
चित्र 2 : अनुकूलित ड्रिल बिट. वांछित त्रिज्या के साथ अनुकूलित ड्रिल बिट्स उत्पन्न करते हैं । हीरे बिट्स स्थायित्व कारणों के लिए पसंद की हो सकती है । प्रस्तावित टूल (a) में आठ कटर हैं । उपकरण उपकरण के दौर थाली सब्सट्रेट की सतह को छूता है जब चिकनी प्रक्रिया समाप्त हो गया है । होल के परिणामी प्रोफ़ाइल (b) में दिखाया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए । 

Figure 3
चित्रा 3: कील लंगर और बाहरी सुदृढीकरण के बीच संबंध । मुख्य स्थापना और बाहरी सुदृढीकरण और कील लंगर के बीच संबंध में शामिल कदम यहां चित्र हैं । () एफआरपी सुदृढीकरण के पहले प्लाई (या परत) राल के साथ सब्सट्रेट करने के लिए लागू किया जाता है. () छेद में लंगर dowel का सम्मिलन । () लंगर की मुक्त लंबाई बाहर अनुषांगिक और राल के साथ सुदृढीकरण के लिए बंधुआ है । () राल के आवेदन के प्रत्येक चरण के बाद, हवा voids एक बुलबुला रोलर के साथ हटा दिया जाना चाहिए । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : परिणाम के बिखराव पर सम्मिलन विधि का प्रभाव. लेखकों द्वारा निष्पादित परीक्षणों के परिणाम (मतलब मूल्यों और त्रुटि सलाखों के मध्य 95% रेंज का प्रतिनिधित्व) । वहां एक एंबेडिंग की लंबाई के साथ लंगर क्षमता के लगभग रैखिक वृद्धि हुई है । यह परिणाम के बिखराव में स्थापना विधि के प्रभाव के साथ प्रदर्शित किया जाता है । क्षैतिज और अनुलंब अक्षों का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्रमशः, एंबेडिंग की लंबाई (hemb) और एंकर (pa) और उनकी तंयता ताकत (pu) के वास्तविक प्रदर्शन के बीच का अनुपात । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए । 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

एफआरपी स्पाइक लंगर की स्थापना और डिजाइन के लिए एक कदम दर कदम प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है । लेखकों के ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, स्पाइक एंकर पर कोई विस्तृत प्रोटोकॉल स्थापना मापदंडों और लंगर क्षमता पर प्रक्रिया के प्रभाव के बारे में विकसित किया गया है ।

प्रस्तावित चिकनी ड्रिल बिट स्पाइक एंकर के प्रदर्शन में, तनाव एकाग्रता को कम करने के माध्यम से लाभप्रद है, और अलग लंगर पर प्रदर्शन परीक्षण के बिखराव को कम करने में अपनी प्रभावकारिता साबित कर दिया है । यह स्थापना की गुणवत्ता नियंत्रण में वृद्धि करने के लिए संबंधित है । इसके अलावा, लंगर का कम तितर बितर प्रस्तावित अधिष्ठापन प्रोटोकॉल के बाद मार डाला मानक विचलन की कमी की अनुमति देता है, इस प्रकार एक विश्वसनीय डिजाइन करने के लिए योगदान ।

प्रस्तुत परीक्षण के परिणाम के बारे में, वहां पूर्व के बीच कोई महत्वपूर्ण मतभेद है गर्भवती और परम भार के मामले में गीला अधिष्ठापन । हालांकि, प्रस्तावित प्रोटोकॉल के लिए यह अनुशंसित है कि लंगर dowels तुरंत प्रविष्टि से पहले गर्भवती हो, झुकने क्षेत्र की उचित गर्भवती की गारंटी है । इसके अलावा, इस झुकने क्षेत्र में कठोर राल के कारण भंगुर विफलता रोकता है । यदि पूर्व गर्भवती अधिष्ठापन कार्यरत है, तो यह गारंटी है कि कठोर भाग लंगर dowel के सीधे पैर की तुलना में कम है चाहिए । संमिलन के बाद झुकने क्षेत्र के उचित गर्भवतीता परीक्षण की स्थिति के लिए प्राप्त करने के लिए मुश्किल है । यह ध्यान दिया जाना चाहिए, हालांकि, कि कनेक्टर के splay क्षेत्र बाहर अनुषांगिक है, जब यह समस्या कम है ।

अनुकूलित ड्रिल बिट के साथ जुड़े मुख्य नुकसान यह है कि यह 20 मिमी व्यास छेद में 10 मिमी व्यास लंगर के लिए एक 25 मिमी भीतरी झुकने त्रिज्या में जिसके परिणामस्वरूप २० मिमी, के एक त्रिज्या के साथ बनाया गया था । जब एक बड़ा भीतरी झुकने त्रिज्या के साथ तुलना में, वहाँ कम कनेक्टर दक्षता है. यह सिफारिश की है कि, अगर उच्च मोड़ शक्ति की आवश्यकता है, कि ड्रिल बिट एक गैर लगातार तनाव एकाग्रता को कम करने में सक्षम त्रिज्या के साथ डिजाइन किया जा (भीतरी झुकने त्रिज्या अधिकतम के माध्यम से) ।

प्रस्तावित डिजाइन प्रक्रिया लंगर बाहरी बंधुआ एफआरपी सुदृढीकरण की एक पूरी डिजाइन के लिए सभी आवश्यक कदम शामिल हैं । सूत्रधारों के योगदान के संबंध में हमेशा बंधन शक्ति के अतिरिक्त विचार करना चाहिए. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अलग लंगर पर परीक्षण डिजाइन ज्यामिति के साथ नमूनों पर आयोजित किया जाना चाहिए (छेद और लंगर व्यास, एम्बेड लंबाई, और झुकने त्रिज्या, विशेष रूप से) लंगर के लिए । इसके बाद, एंकरों के योगदान की गणना एफआरपी सुदृढीकरण के बंधन सामर्थ्य के अतिरिक्त की जा सकती है । तारीख करने के लिए, डिजाइन के लिए मुख्य सीमाओं लंगर का अधिकतम योगदान और कई लंगरों की इष्टतम व्यवस्था कर रहे हैं । लेखकों को संकेत मिलता है कि, उपलब्ध डेटाबेस के अनुसार, स्पाइक एंकर अकेले अनुयाई तंत्र के रूप में ज्यादा लोड के रूप में ले जा सकते है चाहते हैं, जिसका मतलब होगा कि लंगर डाले जोड़ों की समग्र शक्ति के लिए दो बार है कि लंगर की उंमीद की जा सकती बंधुआ जोड़ों । हालांकि, मौजूदा डेटा की सीमित संख्या को देखते हुए डिज़ाइन मान के रूप में इस मान को विश्वास से अपनाया नहीं जा सकता ।

स्थापना और डिजाइन के लिए प्रस्तुत प्रोटोकॉल बाह्य बंधुआ एफआरपी सुदृढीकरण के anchorage के क्षेत्र में भविष्य के घटनाक्रम के लिए एक आधार होना करने के लिए करना है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक उनके समर्थन के लिए सिका SAU के लिए उनके आभार व्यक्त करना चाहते है और विशेष रूप से लंगर के लिए सामग्री की उनकी आपूर्ति के लिए और सुदृढीकरण के लिए । Betazul विशेष रूप से अनुकूलित ड्रिल बिट और वीडियो की तैयारी के साथ उनकी मदद के लिए स्वीकार किया है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Concrete The concrete for support has a dosage made by the authors, and a strength class no lower than C40
SikaWrap anchor C SIKA This material has been used for the FRP spike anchors. SikaWrap Anchor C is a unidirectional, carbon fiber rope, sheathed in an elastic gauze. The gauze can be cut onsite to create a fan end that anchors CFRP fabrics and plates used in the structural strengthening of masonry and concrete. 
Sikadur 330 SIKA Impregnating resin, apt for manual saturation methods. The product was used for impregnating the anchor dowel before insertion
Sikadur 30 SIKA Thixotropic, two part epoxy resin applied by spatula and therefore suitable for virtually any application, including overhead
Drill bit Betazul Drill bit employed to smooth the holes that was designed by the authors and developed by Betazul SA
Hammer drill Hilti Tool for the execution of anchor holes on masonry and concrete, for different drilling ranges
Wire brush Hilti Hit series For the proper brushing of drilled holes of varying diameters and embedment depths
Blow-out pump Hilti Hit series Manual blow-out pump 
SikaWrap-230 C SIKA Unidirectional woven carbon fiber fabric for dry application process
Aluminium Bubble Roller Fibre glast For laminations where increased pressure is necessary to release air bubbles. They are straight across the width of the head and provide excellent air relief for nearly all applications.
Brush For impregnation of FRP bundle and sheet
600 kN testing machine Proeti DI-CP/S This is used for the shear test of anchors, in order to evaluate the efficacy of the proposed insertion method
Cable ties Cable ties are needed to fasten the end of the anchor dowel in order to prevent fanning out of the fibers during insertion
Measuring tape The measuring tape is necessary to control the embedment length as well as the diameter of the drill bit and hole clearance
Steel wire Required to assist insertion
Rigid (steel) bar A rigid bar of any material (in this case, it was made with a steel bar) is needed to control the embedment length

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Grelle, S., Sneed, L. An evaluation of anchorage systems for fiber-reinforced polymer (FRP) laminates bonded to reinforced concrete elements. Struct Cong. , 1157-1168 (2011).
  2. Kalfat, R., Al-Mahaidi, R., Smith, S. Anchorage devices used to improve the performance of reinforced concrete beams retrofitted with FRP composites: State-of-the-art review. J Compos Constr. , 14-33 (2013).
  3. Orton, S. L., Jirsa, J. O., Bayrak, O. Design considerations of carbon fibre anchors. J Compos Constr. 12 (6), 608-616 (2008).
  4. Ozbakkaloglu, T., Saatcioglu, M. Tensile behavior of FRP anchors in concrete. J Compos Constr. 13 (2), 82-92 (2009).
  5. Zhang, H. W., Smith, S. T. Influence of FRP anchor fan configuration and dowel angle on anchoring FRP plates. Compos Part B: Eng. 43 (8), 3516-3527 (2012).
  6. Koutas, L., Triantafillou, T. Use of anchors in shear strengthening of reinforced concrete T-beams with FRP. J Compos Constr. 17 (1), 101-107 (2012).
  7. Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Influence of geometrical and installation parameters on performance of CFRP anchors. Compos Struct. 176, 105-116 (2017).
  8. Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. Japan Society of Civil Engineers (JSCE). Machida, A. , Tokyo. Concrete engineering series (1997).
  9. Lee, C., Ko, M., Lee, Y. Bend strength of complete closed-type carbon fiber reinforced polymer stirrups with rectangular section. J Compos Constr. 18 (1), 04013022 (2013).
  10. Qualification of post-installed adhesive anchors in concrete and commentary. , American Concrete Institute. ACI 355 4-11 (2011).
  11. Metal anchors for use in concrete. Part 5: Bonded Anchors. , EOTA. ETAG 001 (2013).
  12. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. , ACI. 440.2R-08 (2008).
  13. Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fibre Reinforced Composite Materials. , The UK Concrete Society. TR55 (2012).
  14. Villanueva-Llauradó, P., Ibell, T., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Pull-out and shear-strength models for FRP spike anchors. Compos B Eng. 116, 239-252 (2017).
  15. Kim, S., Smith, S. Pullout strength models for FRP anchors in uncracked concrete. J Compos Constr. 14 (4), 406-414 (2010).
  16. Cook, R. A., Konz, R. C. Factors influencing bond strength of adhesive anchors. ACI Struct J. 98 (1), 76-86 (2001).
  17. Standard test method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2014).
  18. Chen, J., Teng, J. Anchorage strength models for FRP and steel plates bonded to concrete. J Struct Eng. 127 (7), 784-791 (2001).
  19. Lu, X. Z., Teng, J. G., Ye, L. P., Jiang, J. J. Bond-slip models for FRP and steel plates bonded to concrete. Eng Struct. 27 (6), 920-927 (2005).
  20. Brena, S. F., McGuirk, G. N. Advances on the behavior characterization of FRPanchored carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheets used to strengthen concrete elements. Int J Concr Struct Mater. 7 (1), 3-16 (2013).
  21. Eshwar, N., Nanni, A., Ibell, T. J. Performance of two anchor systems of externally bonded fiber-reinforced polymer laminates. ACI Mater J. 105 (1), 72-80 (2008).
  22. Zhang, H. W., Smith, S. T., Kim, S. J. Optimisation of carbon and glass FRP anchor design. Constr Build Mater. 32, 1-12 (2012).
  23. Zhang, H. W., Smith, S. T. FRP-to-concrete joint assemblages anchored with multiple FRP anchors. Compos Struct. 94 (2), 403-414 (2012).

Tags

इंजीनियरिंग अंक 134 स्ट्रक्चरल रेट्रोफिटिंग फाइबर प्रबलित पॉलिमर anchorage स्थापना विधि ड्रिल बिट लंगर क्षमता
फाइबर प्रबलित बहुलक कील लंगर के लिए गुणवत्ता नियंत्रण बढ़ाने के लिए स्थापना विधि
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Villanueva-Llauradó, P.,More

Villanueva-Llauradó, P., Fernández-Gómez, J., González-Ramos, F. J. Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors. J. Vis. Exp. (134), e56886, doi:10.3791/56886 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter